背景技术
几个世纪以来,除种用公畜外,大多数家畜的公畜一直采用手术去势,以减少动物在育肥阶段因性活动而引起的饲料损耗,减少发情和雄性动物的攻击性行为导致的受伤和死亡,并能够改善肉的品质(如膻味、异味减轻),还可以利用去势动物的生长特点令其增肥。因此,去势是家畜育肥生产过程中的重要技术环节。
然而,自发现去势的优势之后,畜牧生产中所用的去势技术一直是手术去势,对动物应激很大,一般需要7-10天才能恢复,而且有时候会因为伤口感染引起动物死亡。此外,对雌性动物的手术法去势,不仅感染风险较大,而且对操作人员的技术和体力均有很高的要求。此外,在很多国家和地区,动物福利中的激进分子一直施加压力以制止进行手术去势。
一种替代手术去势方法的选择是采用GnRH去势疫苗接种,消除促性腺激素释放因子(GnRH,也称为LHRH)在体内的影响,使动物体不能性成熟,能够得到更好的饲料效率,同时与手术去势相比,安全方便,减少感染机会,并且部分地保留性腺对动物生产性能的刺激作用。GnRH去势疫苗的抗原通式如下:
Z1-Glx-His-Trp1-Ser-Tyr-Gly-Leu-Arg-Pro-(Gly-X-Gln-His-Trp2-Ser-Tyr-Gly-Leu-Arg-Pro)n-Gly-Z
其中,Trp1和Trp2分别为色氨酸或甲酰化色氨酸(N-吲哚-甲酰基-色氨酸);X为直接连接键或Gly、Gln;Z1-Glx为pGlu或连接额外氨基酸的Glu;Glx-Z1为Gly-NH2或连接额外氨基酸的Gly。
早期GnRH疫苗的研究中,多采用GnRH单体,免疫用量大,需要多次注射,US4608251采用并列体免疫,结果显示免疫原性比单体要高,效果更好。US6284733B1将GnRH并列体进行二聚化,形成二聚物;序列为:
其中,*可以是Gly或D-Lys、D-Glu等氨基酸。研究结果表明,GnRH并列体二聚物为基本结构的免疫去势疫苗非常有效。
目前GnRH去势疫苗的生产基本上被国外公司垄断,国内在此方面所做研究以及研究成果非常有限,而随着中国经济水平的提高,人们对动物肉类产品的需求越来越大,再加上动物福利组织在中国影响的增加,动物养殖对GnRH疫苗的需求量也会进一步增加,在此境况下,研究新的GnRH疫苗具有非常重要的意义。
发明内容
针对目前国内缺乏新的GnRH并列体结构和疫苗的状况,本发明提供了一系列新的GnRH并列体,并在此基础上提供了一种GnRH去势疫苗。
本发明第一个目的是提供一种GnRH并列体,所述GnRH并列体结构如下:
其中:
Z1为p-Glu或Gln,并优选为p-Glu;
W1和W2分别独立地选自Trp或者甲酰化Trp(N-吲哚甲酰基Trp);并且W1和W2可以相同或不同,并优选为Trp;
*和#分别独立地选自Gly或者D-氨基酸;并且*和#可以相同或不同;其中,*和#优选为D-氨基酸,所述D-氨基酸优选为选自D-Ala、D-Lys、D-Glu、D-Orn中的任意一种或几种;
&为Gly或Lys或者Gly-X,其中,X为Gly、Gln;并优选为Gly;
Z2为一个或多个氨基酸;
n为≥0的整数。
在本发明第一个目的所述的GnRH并列体的一种优选实施例中,Z2为1-5个氨基酸组成的序列,更优选为1-4个氨基酸组成的序列,更优选为1-2个氨基酸组成的序列,更优选为至少包括Gly、Glu、Asp、Orn、Lys中的任意一种氨基酸,更优选为Lys、Glu、Asp、Orn或它们组成的序列。
在本发明第一个目的所述的GnRH并列体的一种优选实施例中,Z2序列优选为至少一个氨基酸不是Cys,更优选为末端氨基酸不是Cys。
在本发明第一个目的所述的GnRH并列体的一种优选实施例中,n为0-10的整数,更优选为0-6,更优选为0-4,更优选为1-10的整数,更优选为1-6的整数,更优选为1或2,最优选为1。
在本发明第一个目的的一种优选实施例中,所述GnRH并列体结构如下:
在本发明第一个目的的另一种优选实施例中,所述GnRH并列体结构如下:
在本发明第一个目的的另一种优选实施例中,所述GnRH并列体结构如下:
在本发明第一个目的的另一种优选实施例中,所述GnRH并列体结构如下:
在本发明第一个目的的另一种优选实施例中,所述GnRH并列体结构如下:
本发明优选的GnRH并列体可以是上述优选实施例中的任意一种或几种的组合物。
本发明第二个目的是提供一种新GnRH去势疫苗,其中,所述疫苗GnRH包括本发明第一个目的所述的任意一种GnRH并列体。
在本发明第二个目的所述的GnRH去势疫苗中,优选地,所述GnRH并列体与载体蛋白偶联。
在本发明第二个目的所述的任意一种GnRH去势疫苗中,还可以包括至少一种或多种免疫佐剂。
应当理解的是,本发明中术语“氨基酸”的含义也包括连接到肽链上之后的氨基酸残基,这对于本领域技术人员来讲是显而易见的。
本发明提供的所述GnRH并列体,Cys并不处于抗原序列的C端,相反,Cys与C端之间还存在至少一个氨基酸。这种情况下,本申请提供的GnRH并列体能够更好的与载体蛋白偶联,使GnRH并列体与载体蛋白偶联物具有更好的抗原性,同时C端加入一个或多个额外氨基酸并未影响其抗原性;同时还能够有效抑制并列体合成过程中副反应的发生。
具体实施方式
Cys位于C端第一位时,在多肽合成过程容易发生如:β-Eliminate(β-消去)、Enantiomerization(对映异构化)、Piperidinylalanineformations(哌啶丙氨酸的形成)等副反应,申请人发现,在插入一个或多个非Cys的氨基酸后,能有效抑制上述反应的发生。
下面通过具体实施例对本发明所述的GnRH并列体及其制备的疫苗进行详细的介绍和描述,以使更好的理解本发明内容,但是应当理解的是,下述实施例并不限制本发明的保护范围。
一、并列体的合成
合成实施例1
参照US6284733B1等现有的固相多肽的合成技术,合成得到GnRH并列体的单体:
p-Glu-His-Trp-Ser-Tyr-D-Lys-Leu-Arg-Pro-Gly-Gln-His-Trp-Ser-Tyr-D-Lys-Leu-Arg-Pro-Gly-Cys-Gly-NH2
高效液相技术进行提纯,得到高纯度单体,每1g粗产物中提取得到515mg高纯度单体。
参照US6284733B1,通过定向氧化,在不同单体的Cys之间形成-S-S-键。高效液相技术提纯,得到高纯度并列体:
图1为本实施例并列体FOT-MS质谱图,检测结果与目的产物结构一致。
合成对比例1
除C不存在Gly之外,其它合成步骤与合成对比例1相同,高效液相技术进行提纯,每1g粗产物中提取得到433mg高纯度单体。
可以看出,C端加入至少一个氨基酸之后,粗产物中的副产物含量明显降低,这是因为Cys位于C端第一位时,在多肽合成过程容易发生如β-消去(β-Eliminate),对映异构化(Enantiomerization),哌啶丙氨酸的形成(Piperidinylalanineformations)等副反应,在插入一个或多个非Cys的氨基酸后,能有效抑制上述反应的发生。
合成实施例2
通过固相多肽的合成技术,合成得到GnRH并列体的单体:
p-Glu-His-Trp-Ser-Tyr-D-Ala-Leu-Arg-Pro-Lys-Gln-His-Trp-Ser-Tyr-D-ALa-Leu-Arg-Pro-Lys-Cys-Gly-NH2
高效液相技术进行提纯,得到高纯度单体。高效液相技术进行提纯,得到高纯度单体,每1g粗产物中提取得到532mg高纯度单体。
通过定向氧化,在不同单体的Cys之间形成-S-S-键。高效液相技术提纯,得到高纯度并列体:
图2为本实施例并列体FOT-MS质谱图,检测结果与目的产物结构一致。
合成实施例3
本实施例GnRH并列体的单体多肽结构如下:
p-Glu-His-Trp-Ser-Tyr-D-Ala-Leu-Arg-Pro-Gly-Gln-His-Trp-Ser-Tyr-D-ALa-Leu-Arg-Pro-Gly-Cys-Lys-NH2
本实施例GnRH并列体和疫苗合成方法如下:
合成GnRH并列体
以MBHA树脂为载体树脂,与Fmoc-Lys(BOC)-OH进行偶联反应,将Lys偶联到MBHA树脂上,得到Fmoc-Lys(BOC)-MBHAResin。20%哌啶和DMF存在下,去除Lys的保护基,得到NH2-Lys-MBHAResin。
在催化剂和偶联剂DIC+NMM+HOBT存在下,Lys的两个侧链上分别偶联Fmoc-rinkamidelinker,然后去除保护基,得到:
然后采用同样的方法与Fmoc-Lys(BOC)-OH进行偶联反应,去除Fmoc保护基,然后按照本实施例上述肽链结构依次偶联其它氨基酸,实现两个肽链的同时合成。
碘为催化剂,进行氧化反应在两个肽链的Cys氨基酸之间实现二硫键搭桥。应当注意的是,可以是同一个中间体的两个Cys之间形成-S-S-,或者不同中间体的两个Cys之间形成-S-S-。
95%(v/v)TFA+2.5%(v/v)水+2.5%(v/v)三异丙基硅烷存在下裂解,使多肽与树脂定点分离,在此条件下,同时还可以实现氨基酸侧链保护基的同步裂解。
制备型高效液相色谱仪进行提纯,收集纯度高于95%的产品,冻干。每1g粗产物中提取得到830mg高纯度并列体。图3给出了本实施例合成的并列体的TOF-MS质谱检测结果,谱图结果与本实施例目的产物一致。
本实施例并列体单体的合成路线如下:
合成实施例4
本实施例GnRH并列体的单体多肽结构如下:
p-Glu-His-Trp-Ser-Tyr-D-Orn-Leu-Arg-Pro-Gly-Gln-His-Trp-Ser-Tyr-D-Orn-Leu-Arg-Pro-Gly-Cys-Gly-NH2
采用实施例1或3所述的方法,制备并列体:
每1g粗产物中提取得到507mg高纯度单体。
合成实施例5
本实施例GnRH并列体的单体多肽结构如下:
p-Glu-His-Trp-Ser-Tyr-D-Glu-Leu-Arg-Pro-Gly-Gln-His-Trp-Ser-Tyr-D-Glu-Leu-Arg-Pro-Gly-Cys-Gly-NH2
采用实施例1或3所述的方法,制备并列体:
合成实施例6
本实施例GnRH并列体的单体多肽结构如下:
p-Glu-His-Trp-Ser-Tyr-Gly-Leu-Arg-Pro-Gly-Gln-His-Trp-Ser-Tyr-Gly-Leu-Arg-Pro-Gly-Cys-Gly-NH2
采用实施例1或3所述的方法,制备并列体:
二、与蛋白质的偶联
通过EDC+HOBT法,将所得并列体与载体蛋白(如卵清蛋白或灭活大肠杆菌不耐热肠毒素)偶联,偶联方法如下:
将2mg的载体蛋白溶解于200μl偶联缓冲液中,2mg所述GnRH并列体溶于500μl偶联缓冲液中,将二者混合;10mgEDC溶解于1ml去离子水中,立即取100μl加入到载体-多肽混合溶液中,室温反应2h,通过截留分子量为35000Dalton的透析膜透析,得到并列体抗原。
三、免疫效果检测
效果检测实例1
为验证GnRH并列体的去势效果,本发明合成实施例3中GnRH并列体∶卵清蛋白按照质量比1∶1偶联后,制备的抗原,分别用弗氏完全佐剂和弗氏不完全佐剂等体积充分乳化制成400μg/ml的疫苗。
免疫方法
雄性仔猪在15日龄时进行免疫,实验组各组分别于颈部肌肉注射2ml弗氏完全佐剂等体积充分乳化制成400μg/ml的疫苗,作为初始免疫,间隔4周后加强免疫,同法注射2ml弗氏不完全佐剂等体积充分乳化制成400μg/ml的疫苗。对照组雄性仔猪不作任何处理,对比例采用多肽序列C端Cys与NH2之间不含有额外氨基酸、其它序列与合成实施例3相同的并列体。
免疫效果测定
仔猪睾丸和体重的检测:23周龄后手术取每只公猪左、右两侧睾丸,除去附睾以及脂肪组织,用游标卡尺测量睾丸纵长,并用电子分析天平称重。结果如表2。
表2免疫组与对照组公猪睾丸重量大小的比较
从表2中可以看出,本发明GnRH去势疫苗免疫两次,能够有效激发GnRH抗体产生,中和体内内源性GnRH,能有效抑制睾丸的发育,显著降低睾丸的大小,达到去势的目的;同时,相比于C端不含有Gly的对比例1,去势效果更好,这很可能是因为本发明在C端加入Gly之后,并列体能够与载体蛋白更好的偶联所致。
效果检测实例2
本发明合成实施例3中的GnRH并列体∶灭活大肠杆菌不耐热肠毒素按照质量比1∶1偶联后,制备的抗原,用法国产206佐剂等体积充分乳化制成400μg/ml的疫苗。
免疫方法
试验组公猪在11周龄时进行免疫,试验组各组分别于颈部肌肉注射2ml疫苗,作为初始免疫,17周龄时加强免疫,同法注射2ml疫苗。阳性对照组(完整公猪)不作任何处理,阴性对照为阉割公猪(10日龄时阉割),对比例采用合成对与效果实施例1中相同的并列体。
免疫效果测定
试验组和对照组公猪分别在第11、17、23周龄采血测定血清中的GnRH和睾酮含量,GnRH测定法:猪GnRHELISA检测试剂盒;睾酮测定法:猪睾酮ELISA检测试剂盒。其结果见表3、4、5。
表3,免疫组与阴、阳对照组公猪血清GnRH平均值的比较
表4,免疫组与阴、阳对照组公猪血清睾酮平均值的比较
表5,免疫组与阴、阳对照组公猪的体重(kg)
从表3、4中可以看出,本发明GnRH去势疫苗免疫两次,能够有效激发GnRH抗体产生,中和体内内源性GnRH,能显著降低血液中睾酮的浓度,从表5中可以看出,屠宰时,免疫组和阉割公猪体重明显高于完整公猪,且在试验期间免疫公猪几乎无相互爬跨现象,性行为减少,达到去势的目。
同时,相比于C末端不含有额外氨基酸的对比例相比,本发明加入至少一个氨基酸之后,能够更有效的与载体蛋白偶联,从而得到更好的免疫效果。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述,但其只是作为范例,本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言,任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此,在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改,都应涵盖在本发明的范围内。